光学经纬仪的读数设备通常有以下三种：
1. 目镜：光学经纬仪配备了一对放大镜，被称为目镜。观测者通过目镜观察目标的位置，并进行读数。目镜可以调节焦距和放大倍数，以达到清晰可见目标的要求。
2. 气泡管（或称为水平仪）：光学经纬仪通常配备了一个气泡管，用于检测仪器的水平与垂直状态。观测者通过调整仪器的姿态，使气泡在水平的位置上居中，并记录下仪器的读数。
3. 经纬仪刻度盘：光学经纬仪上通常有一个刻度盘，用来记录经度和纬度的读数。观测者通过转动刻度盘，使其指针指向对应的刻度，从而测量出目标的经纬度。刻度盘通常有精确的刻度和读数刻线，以便观测者准确地读取和记录测量结果。
经纬仪包括基座、度盘（水平度盘和竖直度盘）和照准部三个部分。基座用来支撑整个仪器。水平度盘用来测量水平角。照准部上有望远镜、水准管以及读数装置等等。 经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。
测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。
按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。
此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。
